kesetimbangan ion.doc

33
BAB V Kesetimbangan Ion Tujuan Pembelajaran Umum Mahasiswa mampu memahami kesetimbangan yang terjadi larutan elektrolit berdasarkan sifat larutan Tujuan Pembelajaran Khusus Setelah mempelajari bab ini diharapkan mahasiswa mampu 1. menjelaskan tentang kesetimbangan air; 2. menjelaskan sifat larutan elektrolit; 3. nenjelaskan zat elektrolit dalam larutan; 4. menjelaskan atau meramalkan reaksi kimia yang terjadi dalamlarutan elektrolit; 5. menghitung atau membuat larutan elektrolit pada konsentrasi tertentu; 6. menentukan jumlah zat yang terlibat dalamsuatu reaksi kimia; 7. menentukan derajad keasaman suatu larutan elektrolit bila diketahui jenis zat terlarutnya; 8. menentukan kadar asam atau basa berdasarkan percobaan di lab atau diketahui volume dan konsentrasi penitrasinya. Kimia fisika D3Teknik Kimia 39

Transcript of kesetimbangan ion.doc

Jenis-jenis Larutan dan Larutan Elektrolit Ditulis oleh Ratna dkk pada 16-04-2009

BAB VKesetimbangan Ion

Tujuan Pembelajaran Umum

Mahasiswa mampu memahami kesetimbangan yang terjadi larutan elektrolit berdasarkan sifat larutanTujuan Pembelajaran Khusus

Setelah mempelajari bab ini diharapkan mahasiswa mampu

1. menjelaskan tentang kesetimbangan air;2. menjelaskan sifat larutan elektrolit;3. nenjelaskan zat elektrolit dalam larutan;

4. menjelaskan atau meramalkan reaksi kimia yang terjadi dalamlarutan elektrolit;5. menghitung atau membuat larutan elektrolit pada konsentrasi tertentu;6. menentukan jumlah zat yang terlibat dalamsuatu reaksi kimia;7. menentukan derajad keasaman suatu larutan elektrolit bila diketahui jenis zat terlarutnya;8. menentukan kadar asam atau basa berdasarkan percobaan di lab atau diketahui volume dan konsentrasi penitrasinya.3.1 Pelarutan dan Kelarutan

Komponen larutan terdiri dari dua jenis, pelarut dan zat terlarut, yang dapat dipertukarkan tergantung jumlahnya. Pelarut merupakan komponen yang utama yang terdapat dalam jumlah yang banyak, sedangkan komponen minornya merupakan zat terlarut. Larutan terbentuk melalui pencampuran dua atau lebih zat murni yang molekulnya berinteraksi langsung dalam keadaan tercampur. Semua gas bersifat dapat bercampur dengan sesamanya, karena itu campurangasadalah larutan. Prosespelarutan dapat diilustrasikan seperti gambar 3.1 di bawah ini.

Gambar 3.1 Proses Pelarutan

Pada proses pelarutan, tarikan antarpartikel komponen murni terpecah dan tergantikan dengan tarikan antara pelarut dengan zat terlarut. Jika pelarut dan zat terlarut sama-sama polar, akan terbentuk suatu sruktur zat pelarut mengelilingi zat terlarut; hal ini memungkinkan interaksi antara zat terlarut dan pelarut tetap stabil. Gambar 3.2 menunjukkan interreaksi antara zat terlarut dengan pelarut sebagai contoh ion natrium tersolvatasi oelh molekul air

Gambar 3.2 Ion Natrium Tersolvasi oleh Molekul-Molekul Air

Bila komponen zat terlarut ditambahkan terus-menerus ke dalam pelarut, pada suatu titik komponen yang ditambahkan tidak akan dapat larut lagi. Misalnya, jika zat terlarutnya berupa padatan dan pelarutnya berupa cairan, pada suatu titik padatan tersebut tidak dapat larut lagi dan terbentuklah endapan. Jumlah zat terlarut dalam larutan tersebut adalah maksimal, dan larutannya disebut sebagai larutan jenuh. Titik tercapainya keadaan jenuh larutan sangat dipengaruhi oleh berbagai faktor lingkungan, seperti suhu, tekanan, dan kontaminasi.

3.1.1Kelarutan

Kelarutan atau solubilitas adalah kemampuan suatu zat kimia tertentu, zat terlarut (solute), untuk larut dalam suatu pelarut (solvent). Kelarutan dinyatakan dalam jumlah maksimum zat terlarut yang larut dalam suatu pelarut pada kesetimbangan. Larutan hasil disebut larutan jenuh. Zat-zat tertentu dapat larut dengan perbandingan apapun terhadap suatu pelarut. Contohnya adalah etanol di dalam air.

Kelarutan bervariasi dari selalu larut seperti etanol dalam air, hingga sulit terlarut, seperti perak klorida dalam air. Istilah "tak larut" (insoluble) sering diterapkan pada senyawa yang sulit larut, walaupun sebenarnya hanya ada sangat sedikit kasus yang benar-benar tidak ada bahan yang terlarut. Dalam beberapa kondisi, titik kesetimbangan kelarutan dapat dilampaui untuk menghasilkan suatu larutan yang disebut lewat jenuh (supersaturated) yang metastabil.

Kelarutan zat AB dalam pelarut murni (air).

AnB(s) ( nA+ (aq) + B n- (aq)

a

n.a a

Ksp AnB = (n.a)n.a

Ksp AnB = n n.a (n+1)

Kelarutan =a(n+1) = KspAnB/nn Jika zat AB ( A+ + B-Maka kelarutan zat AB = a = VkspABKeterangan: a = kelarutan, Ksp; hasil kali kelarutan zat ataun garam

Berdasarkan kelarutan (s) dan hasil kali kelarutan, untuk suatu garam AB yang sukar larut berlaku ketentuan, jika:

- [A+] x [B-] < Ksp larutan tak jenuh; tidak terjadi pengendapan

- [A+] x [B-] = Ksp larutan tepat jenuh; larutan tepat mengendap

- [A+] x [B-] > Ksp larutan kelewat jenuh; terjadi pengendapan zat

Dengan demikian, proses pelarutan suatu zat atau garam kemungkinan dapat terbentuk tiga jenis larutan, yaitu:

a. Larutan tak jenuh yaitu larutan yang mengandung solute (zat terlarut) kurang dari yang diperlukan untuk membuat larutan jenuh. Atau dengan kata lain, larutan yang partikel- partikelnya tidak tepat habis bereaksi dengan pereaksi (masih bisa melarutkan zat). Larutan tak jenuh terjadi apabila bila hasil kali konsentrasi ion < Ksp berarti larutan belum jenuh ( masih dapat larut).

b. Larutan jenuh yaitu suatu larutan yang mengandung sejumlah solute yang larut dan mengadakan kesetimbangn dengan solut padatnya. Atau dengan kata lain, larutan yang partikel- partikelnya tepat habis bereaksi dengan pereaksi (zat dengan konsentrasi maksimal). Larutan jenuh terjadi apabila bila hasil konsentrasi ion = Ksp berarti larutan tepat jenuh.

c. Larutan sangat jenuh (kelewat jenuh) yaitu suatu larutan yang mengandung lebih banyak solute daripada yang diperlukan untuk larutan jenuh. Atau dengan kata lain, larutan yang tidak dapat lagi melarutkan zat terlarut sehingga terjadi endapan. Larutan sangat jenuh terjadi apabila bila hasil kali konsentrasi ion > Ksp berarti larutan lewat jenuh (mengendap)Kelarutan zat yang sukar larut dalam air ditunjukkan pada tabel 3.6 berikut

Tabel 3.6 Kelarutan Senyawa Anorganik dalam Air

NoSenyawaan Kelarutan

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14Nitrat

Nitrit

Asetat

Klorida

Bromida

Iodida

Sulfat

Sulfit

Sulfida

Fosfat

Karbonat

Oksalat

Oksida

hidroksidaSemua larut

Semua larut, kecuali Ag +

Semua larut, kecuali Ag +, Hg2 2+, Pb 2+, Cu +Semua larut, kecuali Ag +, Hg2 2+, Pb 2+

Semua larut, kecuali Ag +, Hg2 2+, Pb 2+Semua larut, kecuali Ag +, Hg2 2+, Pb 2+Semua larut, kecuali Ba 2+, Sr 2+, Ca 2+, Pb 2+Semua tak larut, kecuali Na+, K+, NH4 + Semua tak larut, kecuali Na+, K+, NH4 + Semua tak larut, kecuali Na+, K+, NH4 + Semua tak larut, kecuali Na+, K+, NH4 + Semua tak larut, kecuali Na+, K+, NH4 +,

Semua tak larut, kecuali Na+, K+, Ba 2 +, Sr 2+, Ca 2+

Semua tak larut , kecuali Na+, K+, NH4+, Ba 2 +, Sr 2+,Ca 2+

Kelarutan suatu zat atau garam dalam pelarut ( misal nya air) bergantung pada suhu, pH larutan, dan ion sejenis.

3.1.2Pengaruh Suhu terhadap Kelarutan Zat

Secara umum, kelarutan suatu zat (yaitu jumlah suatu zat yang dapat terlarut dalam pelarut tertentu) sebanding terhadap suhu. Hal ini terutama berlaku pada zat padat, walaupun ada perkecualian. Kelarutan zat cair dalam zat cair lainnya secara umum kurang peka terhadap suhu daripada kelarutan padatan atau gas dalam zat cair. Kelarutan gas dalam air umumnya berbanding terbalik terhadap suhu. Pada gambar 3.3 ditunjukkan hubungan kelarutan beberapa garam terhadap suhu

Gambar 3.3 Hubungan Kelarutan Beberapa Garam terhadap Suhu3.1.3Pengaruh Ion SejenisKelarutan zat AB dalam larutan yang mengandung ion sejenis

AB(s) A+ (aq) + B- aq) s n.s s

Larutan AX :

AX(aq) A+ (aq) + X- (aq) b b b

maka dari kedua persamaan reaksi di atas: [A+] = s + b = b, karena nilai s cukup kecil bila dibandingkan terhadap nilai b sehingga dapat diabaikan. [B-1] = s

Jadi : Ksp AB = b . s

Contoh : Bila diketahui Ksp AgCl = 10-10, berapa mol kelarutan (s) maksimum AgCl dalam 1 liter larutan 0,1 M NaCl ?

Jawab:

AgCl(s) Ag+ (aq) + Cl- (aq) s s s

NaCl(aq) ( Na+(aq) + Cl-(aq)

Ksp AgCl = [Ag+] [Cl-] = s . 10-1 maka,

s = 10-10/10-1 = 10-9 mol/liter

Dari contoh di atas dapat ditarik kesimpulan bahwa makin besar konsentrasi ion sejenis maka makin kecil kelarutan elektrolitnya.

3.1.4Pembentukan Garam-GaramContoh kelarutan CaCO3(s) pada air yang berisi CO2 > daripada dalam air.

CaCO3(s) + H2O(l) + CO2(g) Ca(HCO3)2(aq)

larut

Reaksi antara basa amfoter dengan basa kuat

Contoh: kelarutan Al(OH)3 dalam KOH > daripada kelarutan Al(OH)3 dalam air.

Al(OH)3(s) + KOH(aq) KAlO2(aq) + 2 H2O(l) Larut

3.1.5Pembentukan Senyawa kompleks

Contoh kelarutan AgCl(s) dalam NH4OH > daripada AgCl dalam air.

AgCl(s) + NH4OH(aq) Ag(NH3)2Cl(aq) + H2O(l) larut

Contoh soal Apakah terjadi pengendapan CaCO3. jika ke dalam 1 liter 0,05 M Na2CO3 ditambahkan 1 liter 0,02 M CaCl2 dan diketahui harga Ksp untuk CaCO3 = 10-6.

Jawab :

maka :

[Ca2+] x [CO32- ] = 2.5 x 10-2 x 10-2 = 2.5 x 10-4 karena :[Ca2+] x [CO3 2-] > Ksp CaCO3, maka akan terjadi endapan CaCO3 3.2 Kesetimbangan Air 3.2.1 Pengertian pH

Derajat keasaman (pH) didefinisikan sebagai minus logaritma dari aktivitas ion hidrogen dalam larutan berpelarut air. pH merupakan kuantitas tak berdimensi.

dengan aH adalah aktivitas ion hidrogen. Alasan penggunaan definisi ini adalah bahwa aH dapat diukur secara eksperimental menggunakan elektroda ion selektif yang merespon terhadap aktivitas ion hidrogen. pH umumnya diukur menggunakan elektroda gelas yang mengukur perbedaan potensial E antara elektroda yang sensitif dengan aktivitas ion hidrogen dengan elektroda referensi. Perbedaan energi pada elektroda gelas ini idealnya mengikuti persamaan Nernst:

dengan E adalah potensial terukur, E0 potensial elektroda standar, R tetapan gas, T suhudalam kelvin, F tetapan Faraday, dan n adalah jumlah elektron yang ditransfer. Potensial elektroda E berbanding lurus dengan logartima aktivitas ion hidrogen.

Definisi operasional pH secara resmi didefinisikan oleh Standar Internasional ISO 31-8 sebagai berikut Untuk suatu larutan X, pertama-tama ukur gaya elektromotif EX sel galvanielektroda referensi | konsentrasi larutan KCl || larutan X | H2 | Pt

dan diukur gaya elektromotif ES sel galvani yang berbeda hanya pada penggantian larutan X yang pHnya tidak diketahui dengan larutan S yang pH-nya (standar) diketahui pH(S). pH larutan X oleh karenanya

Perbedaan pH larutan X dengan pH larutan standar bergantung hanya pada perbedaan dua potensial yang terukur. Sehingga, pH didapatkan dari pengukuran potensial dengan elektroda yang dikalibrasikan terhadap satu atau lebih pH standar. Suatu pH meter diatur sedemikiannya pembacaan meteran untuk suatu larutan standar adalah sama dengan nilai pH(S). Nilai pH(S) untuk berbagai larutan standar S diberikan oleh rekomendasi IUPAC. Larutan standar yang digunakan sering kali merupakan larutan penyangga standar. Dalam prakteknya, adalah lebih baik untuk menggunakan dua atau lebih larutan penyangga standar untuk mengantisipasi adanya penyimpangan kecil dari hukum Nerst ideal pada elektroda sebenarnya. Oleh karena variabel suhu muncul pada persamaan di atas, pH suatu larutan bergantung juga pada suhunya.

Umumnya indikator sederhana yang digunakan adalah kertas lakmus yang berubah menjadi merah bila pH rendah (keasaman tinggi) dan biru pada pH tinggi (keasaman rendah) Selain menggunakan kertas lakmus, indikator asam basa dapat diukur dengan pH meter yang bekerja berdasarkan prinsip elektrolit / konduktivitas suatu larutan.

Untuk air murni pada suhu25 C :[H+] = [OH-] = 10 -7 mol/L Sehingga pH air murni = log 10 -7 = 7Atas dasar pengertian ini, maka Jika pH = 7, maka larutan bersifat netral, Jika pH < 7, maka larutan bersifat asam, Jika pH > 7, maka larutan bersifat basa, Pada suhu kamar : pKw = pH + pOH = 14.Asam dibedakan menjadi dua, yaitu asam kuat dan asam lemah. Larutan basa juga terbagi menjadi basa kuat dan basa lemah. Pembagian ini sangat membantu dalam penentuan derajat keasaman (pH). Untuk menyatakan nilai pH suatu larutan asam, maka yang paling awal harus ditentukan (dibedakan) antara asam kuat dengan asam lemah.

3.2 Kesetimbangan Asam- Basa

3.2.1Kekuatan Asam- Basa

Asam dapat dibedakan menjadi asam kuat dan asam lemah, begitu pula basa. Reaksi ionisasi asam kuat, secara umum dapat ditulis,HxA(aq) ( xH+(aq) + Ax-(aq). Yang termasuk asam kuat, meliputi: HCl, HBr, HI, HNO3, H2SO4, HClO4, dll. Reaksi asam kuat bersifat satu arah karena asam kuat mudah terionisasi dalam air.

Reaksi ionisasi asam lemah, secara umum dapat ditulisHzB(aq) = zH+(aq) + B z- (aq). Asam lemah, meliputi: CH3COOH, HF, HCN, H2CO3, dll. Reaksi asam lemah bersifat reversibel karena asam lemah tidak terionisasi sempurna di dalam air. Basa kuat meliputi senyawa-senyawa hidroksida alkali dan beberapa hidroksida alkali tanah. Selain hidroksida-hidroksida tersebut semuanya tergolong basa lemah.

Asam kuat dan basa kuat dalam air mudah terionisasi, dengan derajat ionisasi () 1, sehingga jumlah ion- ionnya relatif banyak. Akibatnya, larutan asam kuat dan basa kuat mudah menghantarkan arus listrik, sehingga disebut larutan elektrolit kuat. Sebaliknya, larutan basa lemah dan asam lemah sukar terionisasi ( 1), sehingga tergolong larutan elektrolit lemah.

Senyawa- senyawa yang dapat bertindak sebagai asam (melepaskan H+) dan juga dapat bertindak sebagai basa (melepaskan OH-) disebut senyawa amfoter. Senyawa- senyawa amfoter, meliputi: Be(OH)2, Al(OH)3, Zn(OH)2,dll.

3.2.2Kesetimbangan Asam Basa Bagi asam-asam kuat (a=1), maka menyatakan nilai pH larutannya dapat dihitung langsung dari konsentrasi asamnya (dengan melihat valensinya).

Contoh1. Hitunglah pH dari 100 ml larutan 0,01 M HCl!

Jawab:HCl(aq) H+(aq) + Cl-(aq)[H+] = [HCl] = 0.01 = 10-2 M (pH = log 10-2 = 2

2. Hitunglah pH dari 2 liter larutan 0.1 mol asam sulfat!

Jawab:H2SO4(aq) 2 H+(aq) + SO42-(aq)

[H+] = 2[H2SO4] = 2 x 0.1 mol/2.0 liter = 2 x 0.05 = 10-1 MpH = log 10-1 = 1Bagi asam-asam lemah, karena harga derajat ionisasinya (0 < < 1) maka besarnya konsentrasi ion H+ tidak dapat dinyatakan secara langsung dari konsentrasi asamnya (seperti halnya asam kuat). Langkah awal yang harus ditempuh adalah menghitung besarnya [H+] dengan rumus

[H+] = ( Ca . Ka)

dengan

Ca = konsentrasi asam lemahKa = tetapan ionisasi asam lemah

Contoh: Hitunglah pH dari 0.025 mol CH3COOH dalam 250 ml larutannya, jika diketahui Ka =10-5Jawab:Ca = 0.025 mol/0.025 liter = 0.1 M = 10-1 M[H+] = (Ca . Ka) = 10-1 . 10-5 = 10-3 M = 3

Prinsip penentuan pH suatu larutan basa sama dengan penentuan pH larutam asam, yaitu dibedakan untuk basa kuat dan basa lemah.

3.2.3pH Basa Larutan Basa Untuk menentukan pH basa-basa kuat (a=1), maka terlebih dahulu dihitung nilai pOH larutan dari konsentrasi basanya.

Contoh:

a. Tentukan pH dari 100 ml larutan KOH 0,1 M!b. Hitunglah pH dari 500 ml larutan Ca(OH)2 0,01 M!

a. Jawab:b. KOH(aq) K+(aq) + OH-(aq)[OH-] = [KOH] = 0.1 = 10-1 MpOH = log 10-1 = 1pH = 14 pOH = 14 1 = 13

b. Ca(OH)2(aq) Ca2+(aq) + 2 OH-(aq)[OH-1] = 2[Ca(OH)2] = 2 x 0.01 = 2.10-2 MpOH = log 2.10-2 = 2 log 2pH = 14 pOH = 14 (2 log 2) = 12 + log 2

Bagi basa-basa lemah, karena harga derajat ionisasinya 1 maka untuk menyatakan konsentrasi ion OH- digunakan rumus:

[OH-] = (Cb . Kb)

dengan Cb = konsentrasi basa lemah dan Kb = tetapan ionisasi basa lemah

Contoh:Hitunglah pH dari 100 ml 0.001 M larutan NH4OH, jika diketahui tetapan ionisasinya 105!

Jawab: [OH-] = (Cb . Kb) = 10-3 . 10-5 = 10-4 MpOH = log 10-4 = 4pH = 14 pOH = 14 4 = 103.2.4 pH Garam Hidrolisis Garam dalam air akan terionisasi menghasilkan kation dan anion. Ion-ion ini dalam air ada yang mengalami hidrolisis dan tidak. Untuk garam yang berasal dari asam kuat dan basa kuat tidak terhidrolisis, sehingga pH larutan netral atau pH = 7.Hidrolisis adalah terurainya garam dalam air yang menghasilkan asam atau basa. Garam yang mengalami hidrolisis terdiri atas empat jenis garam yaitu,1. garam yang terbentuk dari reaksi asam kuat dengan basa kuat (misalnya NaCl, K2SO4 dan lain-lain) tidak mengalami hidrolisis. Untuk jenis garam yang demikian nilai pH = 7 (bersifat netral),

2. garam yang terbentuk dari reaksi asam kuat dengan basa lemah (misalnya NH4Cl, AgNO3 dan lain-lain) hanya kationnya yang terhidrolisis (mengalami hidrolisis parsial). Untuk jenis garam yang demikian nilai pH < 7 (bersifat asam) dengan reaksi hidrolisis; NH4 + + H2O ( NH4OH + H+

[H+] = Kh . Cg

( pH = - log [H+],3. garam yang terbentuk dari reaksi asam lemah dengan basa kuat (misalnya CH3COOK, NaCN dan lain-lain) hanya anionnya yang terhidrolisis (mengalami hidrolisis parsial). Untuk jenis garam yang demikian nilai pH > 7 (bersifat basa) . reaksi yang terjadi

CH3COONa + H2O ( CH3 COO - + OH - + Na +

Besarnya pH larutan dihitung [OH-] = Kh . Cg

pOH = -log [OH-] dan pH = 14 pOH,4. garam yang terbentuk dari reaksi asam lemah dengan basa lemah (misalnya CH3COONH4, Al2S3 dan lain-lain) mengalami hidrolisis total (sempurna). Untuk jenis garam yang demikian nilai pH-nya tergantung harga Ka den Kb [H+] = Kh . Ka dan pH = - log (H+).Contoh:Hitunglah pH larutan dari 100 ml 0.02 M NaOH dengan 100 ml 0.02 M asam asetat! (Ka = 10-5)Jawab:NaOH + CH3COOH ( CH3COONa + H2O

- mol NaOH = 100/1000 x 0.02 = 0.002 mol

- mol CH3COOH = 100/1000 x 0.02 = 0.002 mol

Karena mol basa yang direaksikannya sama dengan mol asam yang direaksikan, maka tidak ada yang tersisa, yang ada hanya mol garam (CH3COONa) yang terbentuk- mol CH3COONa = 0.002 mol (lihat reaksi)- Cg = 0.002 mol/200 ml = 0.002 mol/0.2 liter = 0.01 M = 10-2 M- Nilai pH-nya akan bersifat basa (karena garamnya terbentuk dari asam lemah dengan basa kuat), besarnya:

pH = 1/2 (pKw + pKa + log Cg) == 1/2 (14 + 5 + log 10-2) = = 1/2 (19 2) = 8,5

3.2.5 Larutan Buffer/Penyangga 3.3 Indikator Asam-Basa

Indikator merupakan asam lemah, yang dalam larutan akan terionisasi sebagian seperti uraian berikut ini.3.5.1LakmusLakmus adalah asam lemah. Lakmus memiliki molekul yang sungguh rumit yang akan kita sederhanakan menjadi HLit. "H" adalah proton yang dapat diberikan kepada yang lain. "Lit" adalah molekul asam lemah. Indikator adalah asam lemah, maka dalam larutan terjadi kesetimbangan

INCLUDEPICTURE "http://www.chem-is-try.org/wp-content/migrated_images/kfisika/liteqm.gif" \* MERGEFORMATINET Lakmus yang tidak terionisasi adalah merah, ketika terionisasi adalah biru. Dengan menggunakan Prinsip Le Chatelier pada penambahan ion hidroksida atau ion hidrogen yang lebih banyak pada kesetimbangan ini, maka akan terjadi hal berikutPenambahan ion hidroksida:

Penambahan ion hidrogen:

Jika konsentrasi Hlit dan Lit- sebanding:Pada beberapa titik selama terjadi pergerakan posisi kesetimbangan, konsentrasi dari kedua warna akan menjadi sebanding. Warnanya merupakan pencampuran dari keduanya.

Untuk larutan atau kondisi netral" adalah bahwa keduanya mempunyai konsentrasi yang sebanding pada pH 7. Untuk lakmus, terjadi perbandingan warna mendekati 50 / 50 pada saat pH 7. Hal itulah yang digunakan untuk pengujian asam dan basa. Seperti yang akan anda lihat pada bagian berikutnya, hal itu tidak benar untuk indikator yang lain.

3.3.2Jingga Metil (Methyl orange)Jingga metil adalah salah satu indikator yang banyak digunakan dalam titrasi. Pada larutan yang bersifat basa, jingga metil berwarna kuning dan strukturnya adalah:

Pada saat menambahkan asam, ion hidrogen tertarik pada salah satu ion nitrogen pada ikatan rangkap nitrogen-nitrogen untuk memberikan struktur yang dapat dituliskan seperti berikut ini:

Kesetimbangan dari dua bentuk jingga metil seperti pada kasus lakmus , tetapi warnanya berbeda.

Perubahan warna terjadi pada penambahan asam atau basa. Pada kasus jingga metil, pada setengah tingkat dimana campuran merah dan kuning menghasilkan warna jingga terjadi pada pH 3.7 mendekati netral. 3.3.3FenolftaleinFenolftalein adalah indikator titrasi yang sering digunakan, dan fenolftalein ini merupakan bentuk asam lemah.

Pada kasus ini, asam lemah tidak berwarna dan ion-nya berwarna merah muda terang. Penambahan ion hidrogen berlebih menggeser posisi kesetimbangan ke arah kiri, dan mengubah indikator menjadi tak berwarna. Penambahan ion hidroksida menghilangkan ion hidrogen dari kesetimbangan yang mengarah ke kanan untuk menggantikannya untuk mengubah indikator menjadi merah muda. Setengah tingkat terjadi pada pH 9.3. Karena pencampuran warna merah muda dan tak berwarna menghasilkan warna merah muda yang pucat, hal ini sulit untuk mendeteksinya dengan akurat!

3.4Rentang pH indikator

Pentingnya pKindReaksi kesetimbangan indikator yang umum, HInd dengan"Ind" adalah bagian indikator yang terlepas dari ion hidrogen yang diberikan keluar:

INCLUDEPICTURE "http://www.chem-is-try.org/wp-content/migrated_images/kfisika/hindeqm.gif" \* MERGEFORMATINET Karena reaksi ini seperti asam lemah, dapat diungkapan Ka untuk indikator tersebut, dengan menyebutnya Kind untuk memberikan penekanan mengenai indikator.

Pada setengah reaksi selama terjadi perubahan warna, konsentrasi asam dan ion-nya adalah sebanding,sehingga kasus keduanya akan menghapuskan ungkapan Kind. Dengan demikian, hail dipergunakan untuk menentukan pH pada titik reaksi searah. Jika persamaan diubah pada pH dan pKind, akan memperoleh: (H+) = Kind , sehingga pH = pK indHal itu berarti bahwa titik akhir untuk indikator bergantung seluruhnya pada harga pKind. Untuk indikator yang dimiliki dapat dilihat di bawah ini:

IndikatorpKind

lakmus6.5

jingga metil3.7

fenolftalein9.3

Rentang pH IndikatorIndikator tidak berubah warna dengan sangat mencolok pada satu pH tertentu (diberikan oleh harga pKind-nya). Dengan mengasumsikan kesetimbangan benar-benar mengarah pada salah satu sisi, misalnya jika menggunakan jingga metil pada larutan yang bersifat basa maka warna yang dominan adalah kuning. Jika ditambahkan asam karena itu kesetimbangan akan mulai bergeser.

Pada beberapa titik akan cukup banyak adanya bentuk merah dari jingga metil yang menunjukkan bahwa larutan akan mulai memberi warna jingga. Selama penambahan asam dilakukan lebih banyak, warna merah akan menjadi dominan dan warna kuning tidak kelihatan. Perubahan kecil yang berangsur-angsur dari satu warna menjadi warna yang lain, menempati rentang pH. Secara kasar "aturan ibu jari", perubahan yang tampak menempati sekitar 1 unit pH pada setiap sisi harga pKind..Harga yang pasti untuk tiga indikator dapat dilihat sebagai berikut:IndikatorpKindpH rentang pH

lakmus6.55 8

jingga metil3.73.1 4.4

fenolftalein9.38.3 10.0

Perubahan warna lakmus terjadi tidak selalu pada rentang pH yang besar, tetapi lakmus berguna untuk mendeteksi asam dan basa di lab karena perubahan warnanya sekitar 7. Jingga metil atau fenolftalein sedikit kurang berguna. Berikut ini dapat dilihat dengan lebih mudah dalam bentuk diagram.

Sebagai contoh, jingga metil akan berwarna kuning pada setiap larutan dengan pH lebih besar dari 4.4. Hal ini tidak dapat dibedakan antara asam lemah dengan pH 5 atau basa kuat dengan pH 14. Perubahan warna indikator universal ditunjukkan pada gambar berikut.

3.5 Pemilihan Indikator untuk Titrasi Asam-Basa Titik ekivalen titrasi menunjukkan bahwa jumlah mol ekivalen penitrasi sebanding dengan jumlah mol ekivalen zat yang dititrasi. Oleh karena itu, untuk menentukan titik ekivalen ini dibutuhkan pemilihan indikator yang perubahan warnanya mendekati titik ekivalen. Indikator yang dipilih bervariasi dari satu titrasi ke titirasi yang lain.

3.5.1 Titrasi Asam Kuat dan Basa Kuat

Diagram berikut menunjukkan kurva pH untuk penambahan asam kuat pada basa kuat. Bagian yang diarsir pada gambar tersebut adalah rentang pH untuk jingga metil dan fenolftalein.

Dari gambar di atas ditunjukkan bahwa tidak terdapat perubahan indikator pada titik ekivalen. Akan tetapi, kurva menurun tajam pada titik ekivalen tersebut yang menunjukkan tidak terdapat perbedaan pada volume asam yang ditambahkan pada indikator yang dipilih.Hal tersebut berguna pada titrasi untuk memilih warna terbaik melalui penggunaan setiap indikator. Jika digunakan fenolftalein, titrasi dilakukan sampai fenolftalein berubah menjadi tak berwarna (pada pH 8,8) karena itu adalah titik terdekat untuk mendapatkan titik ekivalen. Di lain pihak, dengan menggunakan jingga metil, titrasi dilakukan sampai bagian pertama kali muncul warna jingga dalam larutan. Jika larutan berubah menjadi merah, didapatkan titik yang lebih jauh dari titik ekivalen. Untuk asam kuat dan basa lemah ditunjukkan pada grafik Gambar berikut

Dari Gambar ditunjukkan bahwa fenolftalein akan lebih tidak berguna, tetapi jingga metil mulai berubah dari kuning menjadi jingga sangat mendekati titik ekivalen. Jika pilihan indiaktor dilakukan pada perubahan warna pada bagian kurva yang curam. Asam lemah vs basa kuat

Kali ini, jingga metil sia-sia! Akan tetapi, fenolftalein berubah warna dengan tepat pada tempat yang anda inginkan.

3.5.2Asam Lemah vs Basa LemahKurva berikut adalah untuk kasus dimana asam dan basa keduanya sebanding lemahnya sebagai contoh, asam etanoat dan larutan amonia. Pada kasus yang lain, titik ekivalen akan terletak pada pH yang lain.

Anda dapat melihat bahwa kedua indikator tidak dapat digunakan. Fenolftalein akan berakhir perubahannya sebelum tercapai titik ekivalen, dan jingga metil jauh ke bawah sekali. Ini memungkinkan untuk menemukan indiaktor yang memulai perubahan warna atau mengakhirinya pada titik eqivalen, karena pH titik ekivalen berbeda dari kasus yang satu ke kasus yang lain, anda tidak dapat mengeneralisirnya. Secara keseluruhan, anda tidak akan pernah mentitrasi asam lemah dan asam basa melalui adanya indikator.

3.5.3 Penentuan Konsentrasi Asam dan Basa Secara Titrasi

Penentuan kadar asam atau basa dalam suatu sampel dapat dilakukan secara titrasi asam dan basa, yang sering disebut titrasi asidimetri-alkalimetri. Asidimetri adalah proses titrasi menggunakan larutan standar asam, sedangkan alkalimetri menggunakan larutan standar basa. Larutan standar adalah suatu larutan yang telah diketahui konsentrasinya dengan tepat. Larutan standar dibedakan larutan standar primer dan larutan standar sekunder. Larutan standar primer adalah larutan standar yang tidak perlu distandarisasi atau dibakukan. Hal ini disebabkan larutan standar primer mempunyai sifat stabil, tidak mudah berubah pada suhu ruangan, massa rumusnya tinggi, contohnya boraks, asam oksalat, kalium permanganat, kalium bikromat, asambenzoat, dan lain-lain. Larutan standar sekundair adalah larutan standar yang perlu distandarisasi menggunakan larutan standar primer.Pada penentuan kadar suatu asam atau basa menggunakan indikator asam basa seperti fenolftalein (PP), metil merah (MM), metil orange (MO). Peralatan yang umum digunakan antara lain buret dan statif, neraca analitik, labu takar, pipet seukuran, spatula, corong, erlenmeyer, gelas kimia, dan pengadukan.. Buret merupakan tempat larutan penitrasi, sedangkan larutan atau sampel yang dititrasi dimasukkan ke dalam erlenmeyer. Pada penentuan kadar asam atau basa secara titrasi dapat ditentukan dengan menggunakan persamaan bahwa molekivalen asam setara dengan molekivalen basa, yang dapat bdinyatakan dengan persamaan ;

VaNa = Vb.NbKeteranganVa : volume asam, Na : normalitas asam, Vb : volume basa, Nb: normalitas basa.

Sebagai contoh, misalnya menentukan kadar atau konsentrasi larutan asam asetat dititrasi dengan larutan NaOH 0,1250 M. Caranya ke dalam labu erlenmeyer dimasukkkan 25 ml larutan asam asetat kemudian dalam erlenmeyer ditambahkan 3 tetes indikator fenolftalein, diaduk supaya larutan bercampur. Larutan dititrasi dengan larutan NaOH 0,1250 N yang telah disiapkan dalam buret memerlukan 22,4 mL. Tentukan konsentrasi asam asetat!Penyelesaian

VaNa = Vb.Nb

25. Na = 22,4 .0,1250

Na = (22,4.0,1250)/25 = 0, 1120NJadi konsentrasi asam asetat adalah 0,1120N3.6 Rangkuman

Larutan adalah campuran homogen antara dua zat atau lebih yang bercampur. Zat dalam larutan dibedakan menjadi elektrolit dan non elektrolit. Elektrolit adalah zat dalam larutan akan terion menjadi ion positip dan ion negative, sedangkan non elektrolit adalah zat dalam larutan tidak mengalami ionisasi. Untuk larutan elektrolit, ion-ion yang terdapat din dalamnya dapat saling berinteraksi membentuk suatu senyawa yang dapat berupa gas, endapan atau molekul air. Reaksi yang terjadi dalam larutan elektrolit ini disebut reaksi ion. Reaksi dalam larutan elektrolit melibatkan reaksi penetralan, pengendapan, redoks, dan reaksi pembentukan gas seperti gas hidrogen, karbon dioksida, hidrogen sulfida, dan sebagainya.Umumnya, banyaknya zat yang terlarut dalam pelarut dinyatakan dengan konsentrasi. Konsentrasi yang dikenal adalah molaritas, normalitas, molalitas, mol fraksi, persen, dan ppm. Konsentrasi larutan ini digunakan untuk menghitung jumlah zat yang bereaksi dalam larutan. Dengan menuliskan persamaan reaksi zat yang terlibat dapat ditentukan secara stoikiometri.Untuk mengetahui atau menentukan tingkat keasaman suatu larutan dikenal istilah pH. pH suatu larutan menentukan sifat larutan bersifat asam, basa , atau netral. PH larutan ini dapat diidentifikasikan berdasarkan perubahyan warna indikator. Indikator untuk menentukan sifat asam atau basa digunakan lakmus, fenolftalein, metal jingga, dan metal merah.. Ketiga indikator yang terakhir sering digunakan untuk menentukan kadar suatu larutan asam atau basa secara titrasi, yang titik ekivalennya ditunjukkan dengan perubahan warna indikator. Pada titik ekivalen terjadi perbandingan setara antara mol ekivalen asam dengan mol ekivalen basa.3.7 Soal Pelatihan

Kerjakan dan jawablah pertanyaan berikut dengan benar dan jelas!1. Apa yang dimaksud dengan : a. elektrolit?b. rentang pH?

c. titik ekivalen?

2.Ubahlah konsentrasi laarutan berikut ke dalam konsentrasi molaritas, normalitas, molalitas, fraksi berat, dan ppma. larutan garam dapur 2%

b. larutan asam sulfat pekat (kadar 98%, massa jenis 1,84 gram/mL) sebanyak 5,2 mL diencerkan dengan aquades samapi volume 500mL

5. Jika 1,0 gram seng (Ar 64,5 g/mol) direaksikan dengan 50 mL CuSO4 0,2 M maka akan terbentuk logam tembaga (Cu) (AR Cu = 63,5g/mol). Hitung jumlah logam tembaga yang dihasilkan!6. PbO2 direaksikan dengan 50 mL asam sulfat (H2SO4) 0,2 M membentuk endapan 6,08 gram PbSO4. Hitung jumlah PbO2 yanag telah bereaksi dengan asam sulfat!7. Diketahui larutan atau zat antara lain larutan gula, larutan garam, air kapur, air sabun, asam, larutan asam sulfat, air murni (aquades), air hujan, larutan soda, larutan natrium fosfat, larutan nikel klorida, dan larutan ferri klorida. Berdasarkan larutan tersebut, maka tuliskan larutan yang mempunyai

a. larutan dengan pH 7

8. Diketahui suatu larutan dari 100 mL larutan NH4OH 0,5 M dengan Kb 1,8.10-5, tentukan

a. pH larutan tersebut

b. pH larutan jika larutan + 20 mL larutan HCl 0,5 M

c. pH larutan jika + 50 mLlarutan asam asetat 0,3 M ( ka = 1. 10-5)

d. pH larutan jika + 100 mL larutan HCl 1,0 M

9. Jika 10 mL larutan asam asetat dititrasi menggunakan indikator dengan larutan NaOH 0,125 N memerlukan 24 mL. Tuliskan perubahan warna yang terjadi dan hitung konsentrasi asam asetat!10. Jika 0,28 gram sampel yang mengandung kalsium oksida (CaO) dilarutkan dalam air sampai volume 100 mL, selanjutnya larutan ditambahkan indikator metil merah dan dititrasi menggunakan larutan HCl 0,2015 N memerlukan 12,4 mL. Tentukan kadar CaO dalam sampel dan tuliskan kemungkinan reaksinya!11. Suatu sampel mengandung campuran NaOH dan KOH beratnya 0,21 gram dititrasi menggunakan larutan HCl 0,125 N memerlukan 18,0 mL. Tentukan kadar KOH dalam sampel!

12. Apa yang dimaksud dengana. pelarutan?b. larutan jenuh?c. solvatasi?13. Diketahui Ksp AgCl 10-10 tentukan kelarutan AgCl dalam

a. 100 mL air

b. 100 mL larutan NaCl 0,1 M

c. 100 mL larutan AgNO3 0,01M

d. Jelaskan kelarutannya dalam larutan NH4OH 0,5 M14. Jika 10 mL larutan Fe Cl3 001M ditambah dengan 50 mL larutan NaOH 0,001 M. Jika diketahui Ksp Fe(OH)3 = 1.10-36, apakah campuran tersebut akan membentuk endapan jelaskan jawaban anda15. Hitunglah jumlah zat dalam gram atau mL yang harus dilarutkan untuk membuat larutan berikut

a. Jumlah NaCl untuk membuat larutan NaCl 5%

b. Jumlah mL larutan asam nitrat 70%larutan asam nitrat 12%

c. jumlah NaOH untuk memlarutan larutan NaOH 0,25M sebanyak 500 mL

d. jumlah NaCl untuk membuat larutan NaCl 1M

e. jumlah FeCl3 untuk membuat larutan FeCl3 0,1M

16. Tentukan konsentrasi larutan yang terjadi jika

b. 5,6 gram KOH dilarutkan dalam 500 mL tentukan konsentrasi dalam M dan%

c. 5 mL larutan HCl dengan kadar 36% dan massa jenis 1,2 gram/mL diencerkan hingga volume 100 mL tentukan konsentrasi dalam M

d. Tentukan fraksi mol garam NaCl jika 5,85 gram NaCl ditambah 540 gram air

e. Tentukan koinsentrasi dalam % jika 5 gram garam dilarutan dalam 250 mL air

17. Jika 5 mL larutan NaOH 0,1 M direaksikan dengan 10 mL larutan CuSO4 0,1 M akan terbentuk endapan Cu(OH)2 yang berwarna biru muda. Tentukan jumlah Cu(OH)2 yang terbentuk dalam gram dan tuliskan reaksi yang terjadi!18. Jika 1 gram Fe direaksikan dengan 10 mL larutan HCl 1 M akan membebaskan gas hidrogen. Tuliskan reaksi yang terjadi dan hitung jumlah gas hidrogen yang terbentuk pada suhu 25oC dan tekanan 1 atm!19. Secara umum tuliskan pH air murni, larutan asam, dan larutan basa!20. Tentukan pH larutan berikut :

a. larutan NaOH 0,1M

b. larutan NaCl 0,2M

c. larutan CH3COOH 0,1Md. larutan HCl 0,5 M

e. larutan CH3COONa 0,5 Mf. larutan NH4OH 0,1 Mg. larutan NaCN 0,1M21. Tentukan pH larutan jika 5 mL larutan NaOH 0,1M ditambahkan dengan larutan

a. sebelum ditambahkan zat lain

b. ditambah 4,5 mL HCl 0,1M

c. ditambah 5,0mL larutan HCl 0,1M

d. ditambah 6,0 mL larutan Hcl 0,1M

e. ditambah 5 mL larutan CH3COOH 0,1M (Ka= 1.10-5)f. ditambah 4 mL HCl 0,1M

g. ditambah 4,9 mL larutan HCl 0,1M

h. ditambah 5,5 mL larutan HCl 0,1M22. Apa yang dimaksud dengan

a. indikator?b. lakmus? c. trayek perubahan warna?d. indikator alam?23. Jelaskan bahwa indikator merupakan asam lemah atau basa lemah!

24. Setiap indikator mempunyai rentang pH tertentu pada saat terjadi perubahan warna. Tentukan rentang pH perubahan warna dari indikator fenolftalein, metil jingga, metil merah, dan lakmus!25. Jika 6,3 gram asam oksalat (Mr = 126 g/mol) dilarutkan dalam air sampai volume 100 mL larutan. Pipet 25 mL dimasukkan dalam labu erlenmeyer ditambahkan 3 tetes indikator fenolftalen, kemudian dilakukan dititrasi menggunakan larutan NaOH memerlukan 22,48 mL. Tentukan konsentrasi NaOH!PAGE Kimia fisika D3Teknik Kimia 60